基于能量法的陡坡段桥梁基桩屈曲稳定性分析

考虑桩后坡体剩余下滑力的分布规律,以及桩前岩土体水平地基抗力弱化效应对基桩稳定性的影响,建立陡坡段桥梁基桩屈曲稳定分析计算模型。通过建立桩土体系的总势能方程,并运用能量法导得陡坡段桥梁基桩屈曲临界荷载和稳定计算长度解答。以实际工程基桩为例对影响基桩屈曲稳定性的桩身弹性模量、桩径、嵌固深度等因素进行参数分析。研究结果表明:本文计算结果与已有模型试验结果吻合较好,表明本文解答合理。基桩的埋入比、临界长径比及临界嵌固深度对其屈曲稳定性具有显著影响。     

基于能量法的斜坡中楔形基桩屈曲稳定性分析

考虑了桩侧摩阻力以及桩后土体滑坡推力的影响,采用非线性桩侧土水平弹性抗力分布形式,基于Rayleigh-Ritz法,对斜坡中楔形基桩的屈曲稳定性问题进行了研究,得出了斜坡中楔形基桩屈曲临界荷载的表达式.分析了坡角、桩后土体滑坡推力分布形式、桩身埋置率、桩侧摩阻力及桩身嵌固率对斜坡中楔形基桩屈曲稳定性的影响.研究结果表明:与等截面桩相比,桩端直径不变时,不同桩径变化率下的斜坡中楔形基桩的屈曲临界荷载均有了不同程度的增加;桩径变化率越大,斜坡中楔形基桩的屈曲临界荷载增加的幅度也随之增大.坡度、桩身埋置率以及桩身嵌固率对斜坡中楔形基桩的屈曲临界荷载影响较大;桩侧摩阻力能够提高斜坡中楔形基桩的屈曲临界荷载,但是提高的幅度有限.桩后土体滑坡推力的大小和分布形式对斜坡中楔形基桩屈曲临界荷载影响很小,以上两者均可以忽略不计.     

考虑斜坡效应的桩柱式桥梁基桩稳定性分析

考虑坡面以下一定深度范围内地基抗力非线性分布模式,建立了基桩稳定性分析简化计算模型及桩-坡体系总势能方程.据此导得了斜坡段桩柱式桥梁基桩临界荷载与计算长度的能量法解答,并通过平地和斜坡两种不同情况下的室内模型试验验证理论计算方法的合理性.由此进行的参数分析表明:增大墩柱弹性模量或减小墩柱高度(高长比)均可提高基桩稳定性,当高长比取0.3~0.4时,基桩稳定性最佳;当边坡坡度在25°~35°范围内时,基桩稳定性受斜坡效应的影响较小,设计时应尽量将基桩设置在坡度小于35°的边坡上.斜坡段地基抗力比例系数m与坡度α之间的相互影响关系尚有待深入研究.     

基桩的竖向稳定性分析

利用最小势能原理,考虑桩侧地基土体反力和桩周正负摩阻力的影响,求解得到基桩的屈曲荷载与相应的计算长度.通过算例分析研究各因素对基桩竖向稳定性的影响.结果表明,桩侧地基反力和桩相对入土深度是影响基桩屈曲荷载的主要因素,而桩侧摩阻力的影响相对较小;其中负摩阻力的存在将降低基桩的竖向稳定性,所以在基桩稳定性计算时应予以考虑.     

基于随机响应面法的斜坡基桩水平承载可靠性分析

斜坡效应和参数不确定性均会影响斜坡段桥梁基桩水平承载特性及安全可靠性.首先,建立考虑斜坡效应的基桩简化受力模型,推导其内力分析的有限差分解;其次,基于随机响应面法,建立斜坡基桩水平承载可靠性分析的极限状态函数,利用一次二阶矩法求解可靠度指标和失效概率,并对理论方法和程序的合理性进行对比验证;最后,结合工程实例探讨桩径、...     

贵州地区水平受荷嵌岩群桩内力与变形特性分析

水平荷载作用下嵌岩群桩的受力主要受桩间距、嵌岩深度、桩径、土层厚度的影响,借助数值模拟来探究这些因素对基桩内力、变形的作用。基于ANSYS,介绍土岩本构模型及力学参数,对水平受荷群桩进行数值模拟,采用正交试验来研究各因素对基桩变位的影响。结果表明:存在临界桩间距,在该临界桩间距内峰值弯矩、桩底剪力与桩间距正相关;桩底弯矩、剪力随嵌岩深度增大而增大;基桩弯矩、剪力绝对值随桩径增大而增大;基桩弯矩峰值位置随土层厚度增大而下移;土层厚度是影响群桩变位的主要因素。     

复合荷载作用下坡顶面双排桩设计要素数值模拟

【目的】研究坡顶面承重、阻滑双排桩的受力变形特性,分析桩间距、连梁高度、桩身嵌固深度等因素对桩身受力变形特性的一般影响规律,尤其是反映竖向荷载及桩身自由段长度对桩身水平位移及最大弯矩的影响。【方法】借助ABAQUS有限元软件,通过单变量的变化,模拟双排桩在不同影响因素下的受力变形特性。【结果】滑动面的存在使桩身水平位移及弯矩在桩间距为1d～2d(d为桩径)时发生突变,故在确定桩间距时应注意滑动面产生的影响;连梁高度对桩身受力变形特性的影响微乎其微,按标准取值即可;在滑动面位置桩身嵌固深度对桩身水平位移及弯矩有较大影响,但继续增大桩身嵌固深度后,影响变小,在工程设计中桩身嵌固深度适当超过滑动面即可;当增大桩身自由段长度时,P-Δ效应也更加显著,对于不同的自由段长度,前后排桩桩身的最大弯矩近乎相等。【结论】位于坡顶面的双排桩须承受轴、横向复合荷载,可起到承重、阻滑的双重作用,其承载机理及受力形式较护坡桩更为复杂。本文研究成果可为相关工程设计要素的取值提供一定参考。     

基桩的临界屈曲模态跃迁

考虑桩侧土摩阻力和水平抗力,建立基桩在轴向压力作用下的平衡方程.通过假设桩侧土阻力沿桩长均匀分布,水平抗力为弹性地基模型,采用级数法对基桩的屈曲问题进行求解.通过数值算例,分析水平抗力沿桩长分别为均匀分布和线性分布的情形下,两端铰支基桩的稳定性问题,重点讨论基桩在桩侧土抗力和摩阻力作用下的临界模态跃迁的现象.结果表明,由于桩侧土水平抗力的存在,使得基桩的临界屈曲荷载不一定是一阶屈曲模态所对应的屈曲荷载值.     

桥梁基桩的屈曲荷载计算

在桩土共同作用的理论框架下 ,即考虑桩侧土反力和土摩阻力的影响 ,以及计入桩身自重的作用 ,采用 Rayleigh- Ritz法 ,计算基桩的屈曲荷载与相应的计算长度 .计算过程中选用 4种地基基床系数模型及两种摩阻力分布模式 .算例部分把文中所得结果同实验数据进行了比较 ,并对各影响因素进行参数分析 .结果表明 ,影响基桩屈曲荷载的主要因素是桩侧土反力 ,桩侧摩阻力的影响相对较小 ,而桩身自重的影响通常可以忽略 .4种地基土抗力模型在基桩自由长度较大时影响相对较小 .基桩的几何条件对屈曲荷载系数也有一定的影响     

计入剪切变形的基桩屈曲稳定分析

根据目标不同,建立2个基桩屈曲稳定分析方程.给出计入水平力剪切变形和P-Δ效应的柱单元刚度矩阵,并以此运用有限元一般原理,给出计入剪切变形影响的基桩稳定性分析方法步骤.以计入剪切变形和P-Δ效应的柱单元模拟基桩工作,并考虑桩侧土特性、桩顶桩端边界条件等因素影响,通过自编Matlab有限元程序进行基桩稳定案例分析.分析结果表明,基桩自身剪切变形对基桩屈曲影响较小,埋深较大时桩端边界条件对基桩屈曲稳定性影响极小,均可忽略,而桩顶边界条件和地基系数则对基桩稳定性影响显著.     

深厚粘土层中导管架平台嵌固深度研究

导管架平台在海上石油与天然气开发过程中起着重大作用,桩基结构作为支撑平台整体重量并承受外部风浪流等环境载荷的最终受体,确定其合理的嵌固深度对于平台的安全稳定分析具有重要意义.本文采用Ansys有限元软件建立典型的四桩腿导管架模型,应用非线性winkler地基梁模型模拟桩土相互作用,探究桩径D与粘土层粘聚力C对嵌固深度的影响.研究表明:嵌固深度与桩径D和粘聚力C均呈负相关关系.根据计算结果提出了导管架平台桩基的嵌固深度与桩径D和粘聚力C之间的拟合公式,这些成果可为确定平台桩基的合理嵌固深度提供理论依据.     

考虑竖向摩阻作用的陡坡段桥梁桩基侧向受力分析

为分析陡坡段桥梁桩基的力学特性,根据桩身特征段的不同受力特征,将桩身划分为自由段、被动段和主动段,考虑桩身竖向摩阻的影响,基于三参数地基模型,建立桩身响应微分控制方程,并采用Laplace变换结合传递矩阵法推导出桩身响应的半解析解.然后,通过现场试验和文献算例验证了该方法的合理性,并通过某工程实例分析了桩身被动段竖向摩阻和长度对桩身响应的影响.结果 表明:桩身被动段竖向摩阻对桩身响应具有折减效应,但该效应随着被动段竖向摩阻的增加逐渐减弱;被动段长度在被动段临界长度内增长将显著增加桩身响应,且被动段临界长度随着被动段土体刚度的增大而减小;增强桩身被动段3～5倍桩径深度范围内的土体刚度能明显减小桩身响应.     

大直径扩底嵌岩桩抗拔承载性状试验与分析

为了了解大直径扩底嵌岩桩在高层建筑中的抗拔承载力及影响因素,以深圳某高度为660 m的超高层工程为背景,采用自平衡法对3根大直径扩底嵌岩抗拔桩进行加载试验。在试桩试验的基础上,建立了扩底抗拔嵌岩桩数值模型,并进行了三维有限差分数值计算及参数化分析,数值计算结果与试桩试验结果吻合较好,表明建立的模型可以较好的模拟大直径扩底嵌岩桩的抗拔工作特性。同时讨论并分析了大直径扩底嵌岩抗拔桩的桩身轴力、桩身等直径段和扩底处侧摩阻力的分布特征,研究了扩大头周围岩体弹性模量、扩径比和扩底高度对抗拔承载力的影响。结果表明,扩径比的增大对大直径嵌岩桩的抗拔承载力影响较大,扩大头周围岩体弹性模量和扩底高度的影响相对较小。     

高桩承台基础群桩等效嵌固长度参数分析

从高桩承台基础等效体系和原型基本周期相等的原理出发,采用弹性地基反力法考虑桩-土相互作用,通过幂级数法求解侧向荷载下桩的挠曲微分方程,提出了一种求解高桩承台基础在侧向荷载作用下等效嵌固长度的解析方法;分析了土层、桩径与桩距比、桩柱抗推刚度比等参数对桩基础等效嵌固长度的影响规律,并给出了具有实用性的高桩承台桩基等效嵌固长度简化公式。结果表明:土层性质和桩、柱抗推刚度比是决定高桩承台桩基础等效嵌固长度的主要因素;研究成果可简化群桩基础模型,同时兼顾上部结构响应的精度,为桥梁概念设计提供依据。     

高陡斜坡上桥梁桩基受力特性及影响因素分析

高陡斜坡上的桥梁桩基,除了承受上部结构荷载外,还将承受山体变形产生的剩余下滑力和桩周岩土体抗力。首先,将上部结构作用简化为桩顶竖向荷载、水平荷载以及偏心弯矩,基于Winkler弹性地基梁理论,建立考虑桩-土-坡相互作用的简化受力模型。进而导出高陡斜坡上桥梁桩基各特征桩段的平衡微分方程,并采用幂级数法对其进行求解,计算结果与文献值吻合较好,说明了幂级数解答的合理性。在此基础上,分析3个主要因素对桩基内力与变形的影响。结果表明:桩顶水平荷载对基桩的力学性能影响较大,高陡斜坡上桥梁桩基的陡坡效应不容忽视,选择合理的桩基直径以及采取可靠的边坡防护措施均能提高基桩抵抗弯矩和变形的能力,这些结论均可为实际工程设计提供参考。     

斜坡地形高露头挖孔桩水平承载特性试验研究

以某山区斜坡地形220 kv输电线路高露头挖孔桩基础水平荷载现场试验为例,研究斜坡地形高露头挖孔桩基础水平荷载作用下的桩土体系稳定性及承载机理.结果表明:由于斜坡地形边界条件对水平承载性能的影响,高露头挖孔桩基础因埋深有限、嵌固程度低、土体约束作用弱,在水平力和倾覆力矩作用下埋置于斜坡地基的高露头桩基础呈刚性短桩特性,可基于m法计算分析其桩土体系的水平承载特性;桩身水平位移是设计控制因素,基于桩身位移和桩侧土压力的m值计算方法与结果,能够较好地反映试验现象.该成果对斜坡地形高露头挖孔桩水平承载特性的工程设计有一定的参考价值和指导意义.     

基于双参数法刚性抗滑桩嵌固深度可靠性设计

将计算推力桩的双参数法应用于刚性抗滑桩,建立刚性抗滑桩嵌固深度可靠度分析模型,并引入随机优化算法搜索嵌固深度范围内最小可靠度指标作为该嵌固深度下的可靠度指标,然后以目标可靠度指标指导刚性抗滑桩嵌固深度的设计.通过工程实例分析表明,在满足目标可靠度的条件下采用双参数法进行刚性抗滑桩嵌固深度可靠性设计比传统的地基系数法更为经济.由参数敏感性分析可知,刚性抗滑桩嵌固深度的确定对滑体重度及滑动面土体内摩擦角、粘聚力的敏感性较强,对嵌固段土体重度及地基系数的比例系数的敏感性较弱.因此在进行刚性抗滑桩嵌固深度设计时应重点考虑滑体重度、滑动面土体内摩擦角和粘聚力变异性的影响.     

桩腿变化对装配式高架栈桥静力特性的影响

为了分析桩腿长度对装配式高架栈桥桩腿屈曲和静力特性的影响,在静载作用下计算了不同桩腿长度的装配式高架栈桥的上部结构挠度值和下部桩腿应力值,并分析了桩腿长度变化对栈桥桩腿轴力、平台挠度和桩腿屈曲的影响。计算结果表明,桩腿长8m及以下的装配式高架栈桥,在设计荷载静载作用下,上部结构挠度值和下部桩腿应力值的计算结果在工程允许范围内。桩腿长度变化对上部结构的挠度值和桩腿的轴力影响较小,而对装配式高架栈桥的桩腿的屈曲破坏临界荷载影响较大,尤其是当桩腿长大于5m后,桩腿的屈曲破坏临界荷载急剧下降。装配式高架栈桥在设计200kN轮式荷载和300kN履带荷载作用下会发生桩腿屈曲破坏的桩腿临界长度分别为6.95m和7.63m。     

嵌固角钢钢板-砖砌体组合梁稳定性分析

嵌固角钢钢板—砖砌体组合梁是一种用以加固改造现有老旧建筑的新型托换技术。为研究嵌固角钢钢板-砖砌体组合梁的整体稳定性,基于能量法推导出组合梁中钢板在弹性阶段屈曲应力计算公式和钢板屈曲后强度计算公式,对4种不同角钢布置方案下钢板-砖砌体组合梁的稳定性和钢板屈曲后强度变化情况进行分析。同时建立有限元模型,模拟4种不同角钢布置方案下组合梁加载情况,验证稳定性分析的准确性,并对组合梁承载力影响因素进行探究。结果表明:嵌固角钢后组合梁的稳定性和临界屈曲荷载提高十分显著,上下两侧钢板内部嵌固双角钢的组合梁形式承载能力最好。通过嵌固角钢方式提高砖砌体组合梁稳定性的方法是有效可行的,组合梁截面高度、钢板强度的增大对提高结构承载力影响较为显著。     

高速公路边坡预应力锚索桩板墙结构参数优化与受力特征分析

桩板墙是高速公路滑坡治理中常用的一种支护措施,其结构参数的优化设计是工程施工的研究重点。以云南省红河州建水(个旧)至元阳高速公路工程AK0+560~AK0+660段桩板墙工程为背景,采用数值模拟与灰色关联分析、正交试验设计相结合的方法,研究桩体嵌固长度、桩间距、桩宽3种结构参数的影响与优化,最终验证优化后的结构参数在地震工况下的稳定性。结果表明：桩间距为主要影响因素,桩体嵌固长度和桩宽的关联度相近,为次要影响因素;桩板墙结构参数最优组合为桩体嵌固长度15.0 m、桩间距5.0 m、桩宽3.0 m;地震工况下,抗滑桩悬臂段土压力以及桩身偏移量和沉降差满足规范要求,边坡稳定性较好。